皮膚樹突狀細胞探究進展

1、皮膚樹突狀細胞探究進展樹突狀細胞(dendritic cells,dcs)在體內分布廣泛， 是功能最強大的專職抗原提呈細胞(antigen presenting cells,apcs),具有一定的遷移活化能力和成熟能力。dc能 攝取、處理和提呈抗原，是唯一能激活初始型t細胞的抗原 提呈細胞，是啟動、調控，并維持免疫應答的關鍵環(huán)節(jié)。近 幾年來，國內外對皮膚內的dc進行了廣泛的研究，發(fā)現其 對炎癥損傷、創(chuàng)傷修復及感染等均具有極為重要的作用。本 文就皮膚中dc的種類、遷移及成熟等方面的研究進展做一 綜述。1樹突狀細胞(dcs)dcs是一群分布在外周組織，特別是與外界環(huán)境相接觸 的交界面如皮膚和粘膜包

2、含很多種類的細胞，它們約占這些 部位組織全部細胞數量的3%1。dc可以穿透血液，外周組 織，淋巴和次級淋巴組織。在外周組織中，未成熟的dc(idc) 可以攝取和加工抗原，隨后，它們通過輸入淋巴管遷移到次 級淋巴組織的富含t細胞的區(qū)域。在遷移過程中，dc失去攝 取和加工抗原的能力，獲得提呈抗原給幼稚型t細胞的能力， 這是一個dc逐漸成熟的過程。提呈的抗原可以激活抗原特 異性的幼稚型t細胞，并使之開始具有活性。此外，當dc 啟動t細胞介導的適應性免疫應答的同時，它們對于t細胞 的功能性極化狀態(tài)在i型和/或ii型免疫應答中的作用也起 了很重要的作用。2皮膚的dcs表皮和真皮的dcs參與識別侵入的病原

3、體。這些細胞被 認為是專門的抗原提呈細胞(apc)，并且在傳遞危險信號及 固有的和適應性的應答開始中都起到了關鍵性的作用。在正 常人體皮膚中有兩種主要的dc類型，分別是表皮朗格漢斯細 胞(langerhans cells,lcs)和真皮(或間質)樹突狀細胞 (dermal dendritic cells,ddcs)o2.1朗格漢斯細胞(lc)：保羅朗格漢斯，他發(fā)現了存 在于表皮的dc-朗格漢斯細胞，這些細胞分布于表皮基底層 以上部位，大約占所有表皮細胞的3%,并且構成了皮膚免疫 系統的組成部分2。lc能特征性地表達cdla和獨特的細胞 器-birbeck顆粒(bg)。bgs構成了內涵體再循環(huán)的

4、一個結 構區(qū)，可能涉及到抗原處理過程。c型lag凝集素(lag,cd207) 對于bg的形成很重要，因此是lc譜系的一個關鍵標記3 o 源于骨髓源性祖細胞的lc可以表達cd45,然而lc如何分化 并遷移到表皮的過程還不是很清楚，有研究推測，骨髓源性 髓樣的可以表達皮膚淋巴細胞相關抗原(cla)的lc前體細 胞，可以通過外周血遷移到真皮再進入到表皮內4。其他研 究表明，在正常非炎癥條件下，皮膚中定居的lc前體細胞 主要存在于真皮內，這些lc前體細胞共同表達langerin和 cd14,它們最后遷移到表皮的上部基底層很有可能是由角質 形成細胞源性cxcl14控制的5。此外，還有研究表明，人 lc前

5、體細胞能夠通過真-表皮屏障這一過程中必須有轉化生 長因子b (tgf-b)和ccl20共同起作用6。lc前體細胞 的最后分化取決于表皮的細胞因子環(huán)境5。皮膚的細胞因 子如粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(gm-csf), il-15和轉 化生長因子b 1 (tgf-b1)對于未成熟的lc在表皮中的定 居起到了很大的作用。然而，在炎癥反應中，循環(huán)的前體細 胞可能對于補充局部lc池起到了很大的作用4。在體外，lc可以從臍血源性或骨髓源性細胞中培養(yǎng)出來 7。這些cd34+造血祖細胞可以在多種細胞因子如tgf-0 , gm-csf和腫瘤壞死因子a (tnf-a )作用下進行分化并獲 得lc的特性，此外，一

6、些血源性的細胞類型可以分化成lc 樣細胞。毋庸置疑，在分化為lc過程中最關鍵的還是細胞 因子環(huán)境中必須有tgf-b 1的存在，如果沒有tgf-b1,體 外培養(yǎng)的lc會缺乏bgs,而其他dc的特征性標記如cdla和 langerin還是可以表達的。2.2真皮樹突狀細胞(ddc):真皮是由許多不同類型的 細胞所組成的，包括成纖維細胞，巨噬細胞，肥大細胞，t 細胞和真皮樹突狀細胞。這些近年來研究的ddc主要位于真 皮淺層微血管叢周圍和真皮表面的疏松網絡結構中。真皮中 主要存在兩種不同 的 ddc :cdlahigh/cd4+/cd14-/cd16-/cd206high/cd 207-/cd209+細

7、 胞和 cd 1 a 1 ow/cd4+/cd 14+/cd16-/cd206 low/cd207-/cd209+ 細胞。有研究顯示，后者與前者相比較刺激異源基因的能力 較弱。一些學者主張cdlalow的這種類型細胞更應該定義為 巨噬細胞的一種而不是樹突狀細胞8。研究表明不僅所有 類型的ddc都能夠表達cd36, cd209和fxhia等一些特殊的 標記物，巨噬細胞同樣也可以表達9,因此巨噬細胞和ddc 很難鑒別。在體外，ddc可以由cd34+造血祖細胞生成或者在多種 細胞因子聯合作用刺激下由外周血單個核細胞生成。gm-csf 聯合il-3, tnf- a , il-13或者il-4可以刺激d

8、dc的生成, 而如在細胞因子環(huán)境內存在tgf-b 1,則可以抑制ddc的生 成和促進dc前體分化成lco3dc的遷移dc從皮膚中的遷移是免疫應答開始階段的第一步。已知 接觸外界抗原后可以刺激皮膚產生多種表皮細胞因子，如 il-6, gm-csf 和 cxcl2/cxcl3 （mip-2,巨噬細胞炎性蛋白 2）,其中il-1b和tnf-a在dc遷移過程中是最重要的10。3.1皮膚dc的遷移：細胞因子信號導致粘附分子表達的 改變，有利于dc從皮膚中遷移出來。由于tnf-a, il-1b 或者il-la的產生導致cd324 （e-鈣粘蛋白）的減少，進而 引起dc的遷移10 o簡言之，有研究表明lc源

9、性的il-1p 有兩種功能：首先，dc源性的il-1b通過il-1受體1 (il-1ri )激活dc的自分泌循環(huán)；其次，il-1b同樣也可 以刺激表皮角質形成細胞(kcs)分泌tnf- a ,在tnf-rii 的作用下，tnf-a可以通過旁分泌方式促進dc的遷移11。 如果這些細胞因子都喪失功能，那么變應原-lc復合物和dc 動員到引流淋巴結以及接觸過敏反應都會部分被抑制12。同時，表皮基底膜降解酶的產生，如基質金屬蛋白酶 (mmps)對于激活lc具有正向調節(jié)作用。有研究表明,mmp-2, mmp-3和mmp-9可以促進lc穿過基底膜，隨后，mmps通過 分裂的iv型膠原在lc和ddc遷移通過

10、真皮組織基質過程中 起到了必不可少的作用13 o天然的蛋白酶抑制劑如組織控 制金屬蛋白酶timp-1和timp-2,可以分別調控mmp-2和 mmp-9的活性。一些研究表明，在應用致敏劑后，如鐮、惡 吐酮(oxa)和二硝基氯苯(dncb) 14, mmps抑制劑可以 反應性的阻止表皮lc的遷移和dc向傳入淋巴結的積聚。這 些研究結果表明，接觸過敏反應的發(fā)展可以通過抑制mmp的 活性而受到阻礙，然而，在mmp-9缺陷小鼠中，盡管lc的 遷移是受到明顯抑制的，但接觸過敏反應的發(fā)展卻沒有受到 阻礙13 o顯然，缺乏mmp-9少數ddc和lc仍然可以遷移, 并成功地誘導接觸過敏反應。此外，接觸過敏反應

11、可能是由 局部dcs提呈的可以自由擴散到傳入淋巴結的接觸性過敏原 所誘導的。細胞外基質、表皮和真皮內細胞的相互作用可以誘導粘 附分子的差異表達，其中最重要的是cd324表達的減少， cd324可以促進lc與周圍kcs的分開。此外，還有cd54 (細 胞內粘附分子icam-1)和淋巴細胞功能相關抗原1,這些粘 附分子可以抑制皮膚dc向局部區(qū)域淋巴結的遷移。a6整合 素和b1整合素表達的上調構成很晚期抗原6,可以促進lc 與層粘連蛋白結合的活性，因此可以促進lc與基底膜相互 作用的能力。另一個粘附分子，連接粘附分子t (jam-1) 是由dc表達的，可以影響dc的遷移15-16, jam-1的缺乏

12、 可以促進dc向淋巴結的遷移17 o綜上所述，這些均可導 致lc與周圍kcs的分開，從而引起lc的遷移。3.2趨化因子和趨化因子受體:lc的遷移同樣與細胞表 面趨化因子受體的表達有關。未成熟的dc可以表達趨化因 子受體，這些受體可以引導它們到發(fā)生炎癥反應的部位，經 過攝取和加工抗原，dcs迅速分化為成熟型。這個成熟過程 與趨化因子受體的表達有關，其中皮膚歸巢趨化因子受體 (ccr1.ccr2.ccr5和ccr6)的表達是下調的，而歸巢到局 部區(qū)域淋巴結的受體(ccr4,cxcr4和ccr7)的表達是上調 的。重要的是，dc從外周組織向傳入淋巴結的遷移是受“守 門員”趨化因子受體ccr7調節(jié)的7

13、, 18。淋巴管和高內皮 微靜脈都可以產生ccl21-一個主要的ccr7的配體，存在于 淋巴結副皮質區(qū)的dc可以產生ccl19-一個次要的ccr7配 體?？乖瓘秃蟙c和幼稚型t細胞都可以表達ccr7o脂質介質，半胱氨酰白三烯（cyslts）和前列腺素e2（pge2）,都是在炎癥部位產生的，也是lc遷移所必需的 19-20 o脂質介質可以促進ccr7及ccl19表達的上調。此 外，dc還可以表達cyslt轉運多向性耐藥蛋白1和脂質轉運 p-糖蛋白（mdr-1）,這些蛋白對于dc進入淋巴管也是必要 的。3.3 dc遷移的負性調節(jié)：在小鼠中，除外自然界的刺激 因素條件下（例如皮膚接觸過敏原，病原體或

14、者外傷），只 有接近30%的表皮lc會離開外周組織內，可能這些存在于皮 膚的lc能夠保護皮膚以防其受到曝光的損害。lc能夠維持 存在于皮膚內可能是由大量lc遷移的負性調節(jié)物所決定的, 如皮膚源性的il-4.il-10和tgf-b 1。il-4可以通過下調 tnf-rii的表達來阻止人類lc的遷移21,后面兩種細胞因 子不僅可以誘導ccr6的表達，而且可以維持lc在表皮內的 分布6。在皮膚炎癥中，il-10可以為il-1b和tnf-a提 供內環(huán)境穩(wěn)態(tài)平衡，tgf-b 1可以通過抑制ccr7的表達和上 調cd324的表達來阻止dc的遷移22 o3.4 lc和ddc遷移的差異：在小鼠中，lc和ddc

15、在表皮接觸抗原致敏后表現出不同的遷移能力。研究顯示，小鼠的 皮膚暴露于四甲基羅丹明異硫氤酸鹽的熒光染料后，ddc的 遷移明顯快于lc的遷移23 o這可能是由于lc到達引流淋 巴結的時間更長，因為它們首先需要與鄰近的kcs相分離。更有趣的是，在t細胞區(qū)，ddc是位于副皮質外下方的b細 胞濾泡內，而lc則位于內部t細胞豐富的區(qū)域內23。上 述結果表明，ddc是由b細胞參與啟動的，而lc則是由t細 胞所激活的。lc和ddc之間有不同的遷移能力和不同的目的 淋巴結是由于表達在lc和ddc特殊的趨化因子或者脂質介 質受體所導致的24。最近有研究認為可能在這一結論中 ccr7的表達起著重要的作用。體外培養(yǎng)

16、ddc可以表達少量的 ccr7,而lc則可以表達較多的ccr7e25,這一發(fā)現也許可 以解釋lc能夠遷移到淋巴結內的t細胞區(qū)域，而ddc卻不 能。4dc的成熟位于外周組織中的dc可以持續(xù)不斷地監(jiān)測它們所處的 環(huán)境，組織損傷，微生物和其他內環(huán)境穩(wěn)態(tài)改變提供的危險 信號都可以激活dc并觸發(fā)它們從未成熟的抗原捕獲細胞轉 變成成熟的抗原提呈細胞。4.1成熟過程：一旦與外界抗原接觸，未成熟的dc可以 通過很多途徑來促進對抗原的攝取。其中有些途徑，例如通 過avb5整合素或cd36也可以用來攝取自身抗原。在攝取 抗原之后，dc的成熟就會發(fā)生以下變化：細胞內吞作用受體 /嗜菌細胞受體的減少，共刺激分子（如c

17、d80, cd86）表達 的上調，形態(tài)學的改變以及mhcii類分子表達的上調26。 有功能的成熟dc聚集到淋巴組織中富于t細胞的區(qū)域，副 皮質區(qū)域是最理想的抗原復合成熟dc與可以特定的識別抗 原-mhc分子復合物的幼稚型t細胞相遇的部位。這些抗原提 呈細胞的樹枝狀形態(tài)可以強有力地促進各種細胞互相接觸， 促進抗原特異性t細胞的活化，抗原特異性t細胞大量增殖, 并產生效應因子和記憶性t細胞，隨之通過傳出淋巴管進入 淋巴循環(huán)。總之，各種不同的'危險”信號誘導dc的成熟, 最后導致抗原特異性t細胞產生，進而促進免疫應答的發(fā)生。4.2細胞內途徑：在體外許多炎性刺激都可以導致dc成 熟的開始，如促

18、炎癥反應細胞因子(例如tnf-a和il-1b ), 脂多糖(lps), cd40連接作用和接觸性過敏原27 o這些成 熟刺激可以誘導絲裂原活化蛋白激酶(mapks)的磷酸化， 如erks, jnks和p38mapk,這三種mapk信號途徑在成熟過 程中具有截然不同的作用。壓力刺激和炎性細胞因子可以強 有力地激活jnk和p38mapk途徑，而erk途徑則被生長因子 通過酪氨酸激酶受體激活28。在dc成熟過程中，表面分 子如cd40, cd80.cd83和mhcii類分子以及炎性細胞因子的 產生都是下調的。這些表面分子表達的下調可以被特殊的激 酶抑制劑所阻止，如p38mapk抑制劑(sb20358

19、0) 27。4. 3 dc成熟的刺激物:在體內，dc可以遇到許多不同的 病原體，如原核生物源性的脂蛋白，鞭毛蛋白，胞核11 密唳- 磷酸鹽-鳥瞟吟核昔和脂多糖。未成熟的dc可以大量表達可 以特異的識別特殊病原體和病原體分子復合物(pamps)的 受體，這些pamps是抗原提呈細胞上toll樣受體(tlrs) 的配體，基本上，dc可以通過tlr1, tlr2,tlr4,tlr5和tlr6 來識別細菌成分，而通過tlr3和tlr7來識別病毒rna29。 此外，未成熟的dc可以表達c型凝集素，如cd209,可以識 別病原體的碳水化合物結構。皮膚dcs不僅能誘導應對侵入病原體的免疫應答，還可 以誘導免

20、疫耐受。通過表達可誘導的共刺激分子配體 (icos-l； b7-h2)或免疫調節(jié)酶13引噪胺2、3-雙加氧酶,lc 可以維持耐受狀態(tài)30 o當缺乏適當的共刺激信號時，幼稚 型t細胞無應答反應，這經常與t細胞受體(tcr) /cd4或 cd8表達的下調有關31, t細胞可能進入到一個感受遲鈍 的狀態(tài)，最后發(fā)生細胞凋亡。參考文獻1 banchereau j,steinman rm. dendritic cells andthecontrolofimmunity(review)j. nature,1998,392：245-252.2 langerhans p. uber die nerven der

21、 menschlichen hautj. virchows arch path anat,1868,44：325-337.3 valladeau j,ravel 0,dezutter-dambuyant c, et al. langerin,a novel ctype lectin specific to langerhans cells, is an endocytic receptor that induces the formation of birbeck granulesj. immunity,2000,12： 71-81.4 kissenpfennig a,malissen b.

22、langerhans cells-revisiting the paradigm using genetically engineered mice (review)j. trends immunol,2006,27:132-139.5schaerlip,willimannk,ebertlm, etal. cutaneous cxcl14targetsblood precursors toepidermalnichesforlangerhanscelldifferentiationj. immunity,2005,23：331-342.6 dieunosjean mc,massacrier c

23、,vanbervliet b,et al.il-10 induces ccr6 expression during langerhans cell development while il-4 and ifn-gamma suppress itj. j immunol,2001,167：5594-5602.7 barbaroux jb,kwan wh,allam jp,et al. tumor necrosis factor-alpha-and il-4-independent development of langerhans cell-like dendritic cells from m

24、-csf-conditioned precursorsj.j invest dermatol,2006,126：114-120.8 lonati a,mommaas ma,pasolini g, et al.macrophages, but not langerhans cell-like cells of dendritic lineage,express the cd36 molecule in normal human dermis： relevance to downregulatory cutaneous immune responsesj? j invest dermatol,19

25、96,106：96-101.9 soilleux ej,morris ls, leslie g, et al. constitutive and induced expression of dc-sign on dendritic cell and macrophage subpopulations in situ and in vitroj. j leukoc biol,2002,71：445-457.10 cumberbatch m,clelland k,dearman rj, et al. impact of cutaneous il-10 on resident epidermal l

26、angerhans cells and the development of polarized immune responsesjj immunol,2005,175：4350.11 cumberbatch m,dearman rj,kimber i. langerhans cell migration in mice requires intact type i interleukin 1 receptor(il-1ri)functionj.arch dermatol res,1999,291：357-36112 cumberbatch m,dearman rj,kimber i.lang

27、erhans cells require signals from both tumour necrosis factor-alpha and interleukin-1 beta for migrationj. immunology,1997,92：388-395.13 ratzinger g,stoitzner p,ebner s,et al. matrix metalloproteinases 9 and 2 are necessary for the migration of langerhans cells and dermal dendritic cells from human

28、and murine skinjj immunol,2002,168:4361-4371.14 staquet mj,piccardi n,piccirilli a, et al. novel protein kinase c and matrix metalloproteinase inhibitors of vegetable origin as potential modulators of langerhans cell migration following hapten-induced sensitizationj. int arch allergy immunol,2004,13

29、3：348-356.15 mandell kj,babbin ba,nusrat a, et al. junetional adhesion molecule 1 regulates epithelial cell morphology through effects on beta 1 integrins and rap 1 activityj. j biol chem,2005,280：11665-11674.16 sixt m,kanozaw0 n,selg m, et al. the conduit system transports soluble antigens from the

30、 afferent lymph to resident dendritic cells in the t cell area, of the lymph nodej. immunity,2005,22：19-29.17 cera mr,del prete a,vecchi a,et al. increased dc trafficking to lymph nodes and contact hypersensitivity in junctional adhesion molecule-a-deficient micej j clininvest,2004,114:729-738.18 cy

31、ster jg. chemokines and the homing of dendritic cells to the t cell areas of lymphoid organsj. j exp med ,1999,189：447-450.19 scandella e,men y,gillessen s, et al. prostaglandin e2 is a key factor for ccr7 surface expression and migration of monocyte-derived dendritic cellsj. blood,2002,100：1354-136

32、1.20 kabashima ksakata d,nagamachi m,et al. prostaglandin e2-ep4 signaling initiates skin immune responses by promoting migration and maturation of langerhans cellsj. nat med,2003,9：744-749.21 takayama k,yokozeki h,ghoreishi m,et al. il4 inhibits the migration of human langerhans cells through the d

33、ownregulation of tnf receptor ii expressionj.j invest dermatol,1999,113：541一546.22 geissmann f,revy p,regnault a,et al. tgfbeta 1 prevents the noncognate maturation of human dendritic langerhans cellsj.j immunol,1999,162：4567一457523 kissenpfenniga,henris,dubois b, etal. dynamics and function of lang

34、erhans cells in vivo： dermal dendritic cells colonize lymph node areas distinct from slower migrating langerhans cellsj. immunity,2005, 22:643-654.24 randolph gj, angeli v, swartz ma. dendritic-cell trafficking to lymph nodes through lymphatic vessels(review)j. nat rev immunol,2005,5：617-628.25 bechetoilie n,andre v, valladeau j, et al. mixedlangerhans cell and interstitial/dermal dendritic cell subsets emanating from monocytes in th2-mediated inflammatory conditions respond differently to proinflammatorystimulij. jle